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FPGA/MATLAB/Simulink

 
 
 

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基于FPGA的伺服驱动EtherCAT现场总线接口设计及实现  

2018-04-03 14:15:02|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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工业自动化对伺服驱动技术提出了高速、高精度的控制要求,现场总线技术为伺服驱动控制提供了数字化的数据传输网络平台,EtherCAT现场总线由于其具有优良的性能而广泛应用于伺服驱动接口中。本文基于伺服驱动EtherCAT接口技术,针对当前实现伺服驱动EtherCAT接口存在的成本高和不灵活等问题,提出了一种基于FPGA的高效、低成本和可灵活集成的实现方案,论文的主要研究内容如下:分析了伺服驱动对EtherCAT现场总线控制需求,提出了伺服驱动EtherCAT接口的实时稳定性、兼容性和同步性的要求,并结合EtherCAT协议提出了基于FPGA的伺服驱动EtherCAT接口硬件平台设计和软件架构方案。针对软件架构中的数据链路层,提出了一种基于分时复用策略的EtherCAT通信IP核设计方法和总体方案,并对IP核中的模块进行了详细设计和仿真验证,包括基于实时稳定性要求的数据帧实时处理和转发、基于兼容性要求的应用层通信接口和基于同步性要求的分布时钟设计。针对EtherCAT协议实现的应用层,研究了基于CANopen的伺服驱动EtherCAT接口关键技术,并以伺服驱动EtherCAT接口功能为基础,设计并实现了CoE应用层接口协议,包括EtherCAT协议通信状态机、基于CANopen的EtherCAT应用层通信接口和基于CANopen的功率设备状态机CiA402协议。搭建了不同类型主从站的互操作性测试实验平台,以主站用户的角度对伺服驱动EtherCAT接口进行了功能测试,包括状态机测试、过程数据通信PDO测试和邮箱通信SDO测试;同时还进行了性能测试,包括兼容性测试、实时稳定性测试和同步性测试。实验结果表明,以本文方案设计的伺服驱动EtherCAT接口不仅实现了接口的所需功能,还达到了用于伺服控制的优良性能。
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